基于生物學學科核心素養(yǎng)的情境化命題初探

唐東輝

（江蘇省南通市天星湖中學 江蘇南通 226010）

《中國高考評價體系》指出，情境是考查的載體，通過選取適宜的素材，再現(xiàn)學科理論產生的場景或是呈現(xiàn)現(xiàn)實中的問題情境，讓學生在真實的背景下運用必備知識和關鍵能力去解決實際問題，全面綜合地展現(xiàn)出學科素養(yǎng)。因此，高中生物學試題的命制應注重將知識立意向能力立意的轉變，通過創(chuàng)設一定的問題情境，合理設問，指向學科核心素養(yǎng)的不同水平。

1 情境化命題對生物學教學的意義

考試評價體系中的“情境”即“問題情境”，是指真實的問題背景，以問題或任務為中心構成的活動場域。生物學情境化命題主要著眼于學生熟識的生產生活實踐、生物學實驗、生物科學史及科學研究前沿與成果，創(chuàng)設新情境，命制新試題，以促進學生綜合素養(yǎng)的提升。

1.1 有利于引導教師的情境化教學

情境認知理論認為，知識是在真實情境中產生，知識的理解和掌握離不開具體情境的支撐。學科核心素養(yǎng)導向的課堂教學要求生物學教師更新教學理念，積極探索情境化教學，通過創(chuàng)設真實的、具有學科特色的問題情境，讓學生在情境中提升對知識的理解與應用，真正發(fā)展學生的生物學學科核心素養(yǎng)。基于情境化命題的意義在于以立意新穎的情境試題為載體，引導教師轉變教學方式，注重把生物學知識融于情境，讓學生直觀感受到知識的原始形式，增強感受力和理解力，進而增強創(chuàng)造力。

1.2 有利于促進學生的主動學習

知識往往在情境中生成與顯現(xiàn)，情境可以使枯燥乏味的的知識產生豐富的附著點和切實的生長點。在日常教學和命題中，教師創(chuàng)設學生熟悉的生活場景、真實的生物學實驗現(xiàn)象、科學研究成果等情境，讓學生在情境中生發(fā)對事物原初性的感受，激發(fā)其內在探究生命現(xiàn)象的渴望，從而促進學生的主動學習，在理論知識和應用實踐的交互碰撞中真正理解、掌握和運用知識，提升自身綜合能力。

1.3 有利于落實學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

學科核心素養(yǎng)是學科育人價值的集中表現(xiàn)，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。情境化命題以中國高考評價體系中的“一核四層四翼”為導向，通過創(chuàng)設新情境讓學生置身于真實的問題情境中，感悟學習與實際生活的聯(lián)系，學會用所學知識解釋并解決生活中的生物學現(xiàn)象或問題，綜合考查生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任，以實現(xiàn)育人目標。

2 情境化命題的實例解析

真實的生物學問題情境以知識為基礎，注重能力考查，具有價值引領和素養(yǎng)導向的作用，能綜合考查學生知識運用和遷移能力。在生物學試題中，不同情境與學生的生活、學習關系的密切程度可能影響到他們對情境的理解和對試題的解答。

2.1 基于生活實踐的情境化命題

生活實踐情境是指學生日常生活或社會實踐中常見的生物學現(xiàn)象和問題。這類試題情境貼近學生的現(xiàn)實生活，考查學生的知識運用與遷移能力。

【例1】圖1表示正常人血壓下降時的部分調節(jié)途徑，其中腎素是腎小球某些細胞分泌的一種酶，能將血漿中的血管緊張素原轉變成血管緊張素。血管緊張素能促進小動脈血管的收縮，也能刺激腎上腺合成并分泌醛固酮，醛固酮可以促進腎小管對Na+的重吸收。

圖1 正常人血壓下降時的部分調節(jié)途徑

（1）人體內調節(jié)血壓變化的中樞位于______（結構）。興奮由感受器傳到神經中樞的過程中，神經纖維膜外局部電流方向與興奮傳導方向______（“相同”或“相反”）。

（2）臨床上，若病人大量失血，血液中血管緊張素含量將______。原發(fā)性醛固酮增多癥病人會表現(xiàn)為血壓升高，原因是______________，導致血容量增加。

（3）醫(yī)學研究表明，高血壓患者在冬季更應該加強防護，原因之一是寒冷刺激引起人皮膚血管收縮，使得血液對大血管壁的壓力增大。寫出此調節(jié)過程的反射弧（用文字和箭頭作答）：________________。

（4）結合生活經驗，請你對高血壓患者提出一項飲食注意事項，并簡要說明理由。______________。

參考答案：（1）腦干 相反（2）增多 Na＋含量增加，滲透壓上升，血量增加（3）冷覺感受器→傳入神經→下丘腦體溫調節(jié)中樞→傳出神經→效應器（血管收縮）（4）減少食鹽的攝取，降低血液中Na＋的濃度，減少血量，降低血壓

分析：本題以血壓的平衡調節(jié)為情境，是對大概念“生命個體的結構與功能相適應，各結構協(xié)調統(tǒng)一共同完成復雜的生命活動，并通過一定的調節(jié)機制保持穩(wěn)態(tài)”的考查。試題情境源于生活，具有基礎性和應用性。在問題設置時，第（1）（3）題要運用結構與功能觀分析反射弧的組成以及興奮的傳導，指向生命觀念的考查（水平3）；第（2）題分析血壓下降后的調節(jié)模型，闡明相關激素的含量與某些疾病導致血壓變化的原因，側重考查科學思維（水平3）；第（4）題基于穩(wěn)態(tài)與平衡的觀念，崇尚健康文明的生活方式，屬于對社會責任的考查（水平3）。

2.2 基于生物學實驗的情境化命題

生物學是基于實驗的科學，教學中的演示實驗、學生分組實驗、課后探究實驗、自主創(chuàng)新實驗等均可用于創(chuàng)設試題情境。實驗情境化試題源于學生真實的體驗，給學生一種親切感，易于拓展學生的思路。

【例2】香菜是一種耐鹽堿的經濟作物。為探究不同鹽濃度對香菜葉綠素含量的影響，生物興趣小組利用兩種方法提取色素并測定葉綠素含量，過程如圖2所示。請回答：

圖2 提取色素并測定葉綠素含量的兩種方法示意圖

（1）方法A中，加石英砂的目的是______，同時還應添加一定量的______以防止葉綠素被破壞。

（2）方法A、B中，研磨后需靜置一段時間的原因是______，獲得的濾液和上清液應用______（試劑）定容后測定并計算葉綠素含量。

（3）經分光光度計測定，不同鹽濃度對香菜葉綠素含量的影響如圖3所示。

圖3 不同鹽濃度對香菜葉綠素含量的影響

①實驗中鹽濃度范圍設置的依據(jù)是______。

參考答案：（1）有助于研磨充分 碳酸鈣（CaCO3）（2）充分提取色素 提取劑（3）①鹽堿地的鹽濃度②方法B 液氮處理能充分破碎細胞釋放葉綠素 溫度低能降低葉綠素的降解（或時間短能降低葉綠素的降解，或離心能減少葉綠素的損失）

分析：本題以“提取和分離葉綠體色素”為情境，以實驗流程及數(shù)據(jù)為呈現(xiàn)方式，考查學生的基本實驗技能以及對實驗現(xiàn)象、結果進行分析與解釋等實驗探究能力。試題中主要圍繞這些關鍵能力進行設問，問題（1）（2）要求學生基于“不同鹽濃度對香菜葉綠素含量的影響”這一可探究的生物學問題，熟練使用常見的實驗器具，制訂合理的實驗方案并實施，指向科學探究素養(yǎng)的考查（水平3）；問題（3）要求學生依據(jù)實驗數(shù)據(jù)展開探討，通過歸納概括闡明個人觀點，體現(xiàn)了對科學思維素養(yǎng)的考查（水平3）。

2.3 基于生物科學史的情境化命題

生物科學史體現(xiàn)了科學家發(fā)現(xiàn)問題、尋找證據(jù)、合理推理和得出結論的探索歷程。試題以生物科學史為情境，既可以加深學生對知識的理解，又引導學生領悟科學精神，發(fā)展學科核心素養(yǎng)。

【例3】1943年3月，艾弗里在洛克菲勒理事會上首次介紹了肺炎鏈球菌體外轉化實驗過程，主要步驟如下。相關敘述正確的是 （ ）

①用去氧膽酸鹽溶液處理S型鏈球菌，再加乙醇得到乳白色沉淀。

②用鹽溶液溶解沉淀，再用氯仿抽提去除蛋白質，最后加乙醇得到沉淀。

③用鹽溶液溶解沉淀，加多糖水解酶處理4～6 h后，再用氯仿抽提并用乙醇沉淀。

2.反腐倡廉建設與作風建設又緊密聯(lián)系。（1）反腐倡廉建設和作風建設都是黨的建設的重要內容。黨的十七大以前，黨的建設主要指思想建設、組織建設、作風建設以及制度建設“四大建設”，黨的十七大把反腐倡廉建設作為一項獨立的建設內容納入黨的基礎建設序列中。于是，黨的“四大建設”變成了“五大建設”，即思想建設、組織建設、作風建設、制度建設和反腐倡廉建設。黨的十八大在肯定“五大建設”的基礎上，將內部順序排列微調為思想建設、組織建設、作風建設、反腐倡廉建設和制度建設，這是對黨的建設主要內容的最新闡述。由此可見，反腐倡廉建設和作風建設共同存在于黨的基礎建設序列之中，是新時期黨的建設的重要內容和關鍵著力點。

④用鹽溶液溶解沉淀制得細胞提取物，加入R型活菌混合培養(yǎng)，觀察到轉化成功。

A.步驟①中去氧膽酸鹽處理的目的是破碎S型菌細胞，釋放胞內物質

B.步驟②運用的原理是蛋白質和DNA都不溶于氯仿和乙醇

C.步驟③選擇多糖水解酶去除溶液中的多糖利用了酶的高效性

D.步驟④中轉化成功的標志是細菌培養(yǎng)基上僅出現(xiàn)S型菌菌落

參考答案：A。

分析：本題以遺傳物質探索歷程的經典實驗為素材命制試題，要求學生能結合實驗原理及目的對實驗方案進行科學評析，考查了學生的科學探究能力（水平3）。科學發(fā)現(xiàn)是一個不斷修正和完善的過程，以科學史作為命題的情境還能引導學生同科學家一起對生物學現(xiàn)象不斷地質疑和論證，揭示問題的實質，是培養(yǎng)學生科學思維（水平3）的重要途徑之一。

2.4 基于科學研究的情境化命題

綜觀近年來的高考，試題情境更多的來源于真實的科學研究。此類選材主要圍繞人們所關注的生物學現(xiàn)象或問題，不僅可以考查學生相應的能力水平，還可以讓學生，在解決問題中感受到生物學知識與原理在生產實踐中的廣泛應用。

【例4】乙型腦炎和偽狂犬病是豬的兩種常見傳染病。圖4是利用基因工程技術生產能同時預防這兩種病疫苗的流程圖，其中PrM為乙型腦炎的特異性抗原基因，PK、gG、gD為偽狂犬病的主要抗原基因，TK為偽狂犬病的毒性基因，pgG為啟動子，BamHⅠ和EcoRⅠ為兩種限制酶，其識別序列及切割位點分別是G↓GATCC、G↓AATTC。請回答下列問題：

圖4 蛋白疫苗與病毒疫苗制備的部分過程示意圖

（1）過程①所需的酶有______和______。下列四種引物中適用于過程①的一對引物是______。

P1：5′TTGGATCCATGGAAGGCTCAATCATGTG3′

P2：5′CACAAGCTTAGATGACGTATCCAAGGAG3′

P3：5′TACGGTACCTTAGGGGTTAAGTGGG 3′

P4：5′GCGAATTCTAACTGTAAGCCGGAGCG 3′

（2）過程②所需的酶有______。過程③中要用Ca2+處理大腸桿菌，其目的是______。

（3）重組偽狂犬病毒中不帶TK基因的優(yōu)點是_________________________________________。

（4）將獲得的病毒疫苗注射到豬體內，一方面病毒中抗原基因在豬細胞中大量表達，誘導豬獲得______免疫；另一方面______，使得病毒疫苗具有用量小、作用更持久等優(yōu)點。

參考答案：（1）反（逆）轉錄 Taq酶 P1和P4（2）限制酶和DNA連接酶 使大腸桿菌成為感受態(tài)細胞（3）不具毒性，注射后不會引發(fā)豬患病（4）體液和細胞（特異性） 病毒在動物體內可增殖并長期保留

分析：本題以“表達乙腦病毒PrM基因重組偽狂犬病病毒的構建”這一科研成果為情境，考查重要概念“基因工程是一種重組DNA技術”，應用性、綜合性較強。為突出對生命觀念的考查，問題（1）（2）圍繞結構與功能觀，考查基因工程中酶、引物以及方法技術的選擇（水平3）；問題（3）依據(jù)模型分析并闡明重組偽狂犬病病毒在生產實踐中優(yōu)點，突出了學生科學思維的考查（水平4）；問題（4）能利用穩(wěn)態(tài)與平衡等觀念解釋疫苗的作用，并能對疫苗的效果作出理性解釋，體現(xiàn)了當代中學生應具備的社會責任（水平4）。

3 情境化命題的實踐反思

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》指出：生物學試題素材應貼近學生生活實際，以真實問題情境組織命題。可見，情境化命題是教學評價的趨勢和要求，只有通過新情境，才能考查學生的理解力、實驗探究能力、解決問題能力以及創(chuàng)新能力，最終指向學生生物學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

情境是實現(xiàn)命題立意的載體，也是如實表達立意的保證。在情境化命題實踐中，教師要確保情境的真實性。素材必須來源于權威圖書或期刊，教師對素材的處理應當遵循事實。只有情境真實，才能考查學生獨立思考的能力、運用所學的生物學知識分析并解決問題的能力。情境化命題時，教師要注意綜合性，要盡量減少針對單一知識點或能力點的考查，應圍繞特定情境設置一組具有內在聯(lián)系的、指向核心素養(yǎng)的問題或任務，全面展現(xiàn)學生的學科素養(yǎng)水平。同時，情境化命題應注意適度的開放性，在問題或任務設置時要打破學生的思維定式，引導學生從新的角度和新的方式去思考，用創(chuàng)新性思維的方式回答問題，發(fā)展思維能力。